Fizyka i astronomia arkusz II poziom rozszerzony


(Wpisuje zdajÄ…cy przed
Miejsce
rozpoczęciem pracy)
na naklejkÄ™
z kodem
KOD ZDAJÄ„CEGO
MFA-W2A1P-021
EGZAMIN MATURALNY
Z FIZYKI Z ASTRONOMIÄ„
Arkusz II
ARKUSZ II
Czas pracy 120 minut
MAJ
ROK 2002
Instrukcja dla zdajÄ…cego
1. Proszę sprawdzić, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 15 stron.
Ewentualny brak należy zgłosić przewodniczącemu zespołu
nadzorujÄ…cego egzamin.
2. Proszę uważnie czytać wszystkie polecenia.
3. Rozwiązania i odpowiedzi należy zapisać czytelnie w miejscu
na to przeznaczonym przy każdym zadaniu.
4. W rozwiązaniach zadań rachunkowych trzeba przedstawić tok
rozumowania prowadzÄ…cy do ostatecznego wyniku oraz
pamiętać o jednostkach.
5. W trakcie obliczeń można korzystać z kalkulatora.
6. Proszę pisać tylko w kolorze niebieskim lub czarnym; nie pisać
ołówkiem.
7. Nie wolno używać korektora.
8. Błędne zapisy trzeba wyraxnie przekreSlić.
9. Brudnopis nie będzie oceniany.
10. Obok każdego zadania podana jest maksymalna liczba
Za poprawne
punktów, którą można uzyskać za jego poprawne rozwiązanie.
rozwiÄ…zanie
11. Do ostatniej kartki arkusza dołączona jest karta odpowiedzi,
wszystkich zadań
którą wypełnia egzaminator.
można otrzymać
łącznie 60 punktów
Życzymy powodzenia!
(Wpisuje zdający przed rozpoczęciem pracy)
PESEL ZDAJÄ„CEGO
2 Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ…
Arkusz II
Zadanie 23. ( krople)
Z kranu do szklanki kapały krople wody.
Maciek mierzył zależnoSć wysokoSci słupa wody powstałego z kropel wpadających
do szklanki od czasu ich wpadania. Wyniki pomiarów zamieScił w tabelce:
Czas [min] 0 4 8 10 12 16 20
WysokoSć słupa
0 1,5 3,0 3,9 4,5 6,0 7,2
wody [cm]
Maciek ocenił dokładnoSć pomiaru czasu na 0,5 minuty, a dokładnoSć pomiaru
wysokoSci słupa wody na 2 mm.
Zadanie 23.1. (4 pkt)
Narysuj wykres zależnoSci wysokoSci słupa wody w szklance od czasu wpadania kropel.
W tym celu oznacz i wyskaluj osie, zaznacz punkty pomiarowe, nanieS niepewnoSci
i wykreSl prawidłową krzywą.
Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ… 3
Arkusz II
Zadanie 23.2. (4 pkt)
Przeanalizuj otrzymany wykres i wykonaj następujące polecenia:
a. Przedstaw równaniem otrzymaną na wykresie zależnoSć wysokoSci słupa wody
od czasu h(t).
b. Oblicz tangens kÄ…ta nachylenia otrzymanego wykresu h(t).
OkreSl, jakiej wielkoSci fizycznej odpowiada ten tangens.
c. Napisz, jakim ruchem podnosił się poziom wody w szklance.
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Zadanie 23.3. (4 pkt)
Korzystając z wykresu, wyznacz ciSnienie hydrostatyczne wywierane przez słup wody
na dno szklanki po 14 minutach kapania kropel. GęstoSć wody wynosi 1000 kg/m3.
4 Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ…
Arkusz II
Zadanie 24. (oSwietlenie)
Wykres zamieszczony poniżej przedstawia charakterystykę prądowo-napięciową
żarówki Swiatła pozycyjnego samochodu.
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
U, V
Rwiatła pozycyjne samochodu tworzą obwód, składający się z 4 żarówek połączonych
ze sobą równolegle, szeregowo do nich dołączonego opornika i akumulatora o napięciu
nominalnym 12 V. Opornik jest oporem zastępczym przewodów i oporu wewnętrznego
akumulatora.
Zadanie 24.1. (2 pkt)
Na oprawce każdej żarówki podana jest moc i maksymalne napięcie zasilania.
Wyznacz nominalną wartoSć mocy żarówki Swiatła pozycyjnego, która powinna
znalexć się na oprawce żarówki, jeżeli maksymalne napięcie zasilania żarówki wynosi
12 V.
Zadanie 24.2. (2 pkt)
Czy prąd płynący w żarówce spełnia prawo Ohma? Uzasadnij krótko swoją odpowiedx.
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
I, A
Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ… 5
Arkusz II
Zadanie 24.3. (4 pkt)
Przez każdą z żarówek włączoną w obwód Swiateł pozycyjnych płynie prąd o natężeniu
0,345 A. Udowodnij, że wartoSć oporu elektrycznego opornika znajdującego się w tym
obwodzie przyjmuje jedną z wartoSci przedziału (0,5 &!, 8 &!).
Zadanie 24.4. (4 pkt)
Do obwodu Swiateł pozycyjnych dołączono równolegle do pozostałych jeszcze jedną
identyczną żarówkę oSwietlającą tablicę rejestracyjną. Wówczas natężenie prądu
elektrycznego w obwodzie wzrosło do wartoSci 1,715 A, a moc każdej żarówki
wynosiła 3,69 W. Oblicz napięcie na oporniku dołączonym do żarówek oraz iloSć
ciepła wydzielonego w oporniku w ciągu godziny Swiecenia żarówek.
6 Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ…
Arkusz II
Zadanie 25. (wahadło)
Uczniowie podczas lekcji wyznaczali masę Ziemi, wykorzystując wahadło
matematyczne. Do dyspozycji uczniów przygotowano następujące przyrządy: nici,
obciążniki o małych rozmiarach, stoper, przymiar, haczyk przymocowany do sufitu
sali. Uczniowie zapisali wyniki swoich pomiarów i obliczeń w tabelce:
DługoSć
0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5
wahadła [m]
Rredni okres
1,43 1,73 1,99 2,24 2,45 2,66 2,83 3,00 3,17
drgań [s]
Masa Ziemi
5,885 5,939 6,031 5,958 5,988 5,952 5,994 5,976 5,988
[Å"1024 kg]
Zadanie 25.1. (4 pkt)
Korzystając z wielkoSci mierzonych w doSwiadczeniu, przedstaw sposób obliczenia
masy Ziemi oraz sprawdx jednostkÄ™ obliczonej masy.
Zadanie 25.2. (4 pkt)
Zapisz w punktach czynnoSci wykonywane przez uczniów podczas doSwiadczenia.
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ… 7
Arkusz II
Zadanie 25.3. (2 pkt)
Tablicowa wartoSć masy Ziemi wynosi 5,975Å"1024 kg. Oszacuj niepewnoSć pomiarowÄ…
wyznaczonej doSwiadczalnie przez uczniów masy Ziemi. Posłuż się metodą błędu
At - Ap
wzglÄ™dnego ä (wykorzystaj wzór: ´= Å"100% , gdzie At- tablicowa wartoSć
At
mierzonej wielkoSci, Ap - Srednia wartoSć wyznaczanej wielkoSci).
Zadanie 25.4. (2 pkt)
Przeanalizuj i uzasadnij, czy masa wybranego obciążnika i jego rozmiary oraz długoSć
nici mogą mieć wpływ na otrzymane wyniki.
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
...............................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
...............................................................................................................................
8 Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ…
Arkusz II
Zadanie 26. (cyklotron)
Na poniższym rysunku zamieszczono schemat wnętrza cyklotronu służącego do
przyspieszania deuteronów (jąder deuteru).
Budowa cyklotronu
W cyklotronie jednorodne pola: elektryczne i magnetyczne sÄ… skierowane do siebie
prostopadle.
Widok cyklotronu z góry
.
.
.
8
Deuteron .
.
.
Zmieniające się pole elektryczne występuje jedynie pomiędzy duantami, a stałe pole
magnetyczne - wewnÄ…trz duantów. Masa deuteronu wynosi m = 3,3Å"10-27 kg, a Å‚adunek
q = 1,6Å"10-19 C.
Zadanie 26.1. (4 pkt)
MiÄ™dzy duantami wytwarza siÄ™ różnicÄ™ potencjałów 1,5Å"105 V. Deuteron wpada z
duantu do pola elektrycznego równolegle do jego linii z prędkoScią 105 m/s. Oblicz
wartoSć prędkoSci deuteronu po przejSciu przez pole elektryczne.
Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ… 9
Arkusz II
Zadanie 26.2. (1 pkt)
Narysuj na schemacie tor, po którym będzie poruszać się deuteron wewnątrz duantu.
Deuteron
V
.
.
B
.
Duant
Zadanie 26.3. (3 pkt)
PromieÅ„ toru deuteronu poruszajÄ…cego siÄ™ z prÄ™dkoSciÄ… 1,82Å"107 m/s wewnÄ…trz duantu
wynosi 0,25 m. Oblicz wartoSć indukcji pola magnetycznego w cyklotronie.
Zadanie 26.4. (4 pkt)
Maksymalna energia deuteronu przyspieszonego w cyklotronie wynosi 13 MeV. Oblicz
pęd deuteronu wychodzącego z cyklotronu.
10 Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ…
Arkusz II
Zadanie 27. (energia Słońca)
Słońce  nasza dzienna gwiazda jest gigantyczną kulą rozżarzonej plazmy.
Wodór stanowi 73% jej składu chemicznego, a hel - 25%. Dlatego wewnątrz Słońca
znajduje się najwięcej protonów (jąder wodoru) i cząstek ą (jąder helu). Te pierwsze
sÄ… produktem wyjSciowym syntezy jÄ…drowej, a drugie - produktem finalnym tej
reakcji.
Aby dwa protony mogły ulec syntezie, cząstki muszą znalexć się w odległoSci około
10-15 m od siebie. Zbliżenie jąder na taką odległoSć jest utrudnione, gdyż pomiędzy
nimi występują siły elektrostatycznego odpychania. Czynnikiem sprzyjającym
zachodzeniu reakcji między jądrami wodoru oraz helu jest wysoka temperatura
panująca w jądrze Słońca.
Najbardziej energetycznym typem reakcji zachodzącym w Słońcu jest cykl
protonowy, którego schemat przedstawiono na rysunku poniżej.
H
½-
Å‚
e+
H
2
D
3 H
H
He
2
4
H
He
2
2
3
D
He
H e+
2
H
-
½
Å‚
H
Wydzielona podczas tego cyklu energia ma wartoSć 4Å"10-12 J.
Odbiorcami energii wyprodukowanej w słonecznym piecu jądrowym są wszystkie
ciała Układu Słonecznego. Ziemia - trzecia planeta słonecznej rodziny, obiegająca w
ciÄ…gu roku orbitÄ™ okoÅ‚osÅ‚onecznÄ… o promieniu 1 jednostki astronomicznej (1,5Å"1011 m)
- otrzymuje siedem razy mniej tej energii niż Merkury. Do największej planety
naszego układu - Jowisza, obiegającego Słońce w odległoSci 5 jednostek
astronomicznych  dociera jej bardzo mało, dlatego temperatura na powierzchni tej
planety mieSci siÄ™ w przedziale ( -140°C, -100°C).
Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ… 11
Arkusz II
Zadanie 27.1. (2 pkt)
Przeanalizuj tekst i napisz, czy poniższe zdanie mogłoby znalexć się w treSci zadania.
Odpowiedx uzasadnij, nie wykonując rachunków.
Siły grawitacji między protonami znajdującymi się wewnątrz Słońca przyczyniają się
do zbliżania tych cząstek do siebie na bardzo małe odległoSci.
Zadanie 27.2. (4 pkt)
Zakładamy, że Srednia energia kinetyczna każdego protonu, biorącego udział w reakcji
syntezy, może być zapisana wzorem:
EkSr = CÅ"T , gdzie C = 2,07Å"10-23 J/K , T - temperatura w K
Oszacuj rząd wielkoSci temperatury, w której dwa odosobnione protony mogą zbliżyć
się do siebie, pokonując elektrostatyczną barierę potencjału. Przyjmij, że stała
1
N Å" m2
elektrostatyczna k = = 9Å"109 .
4Ä„µ0
C2
12 Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ…
Arkusz II
Zadanie 27.3. (3 pkt)
2
CzęScią składową cyklu protonowego (rys.) jest reakcja zamiany deuteru D
1
3
w hel He . Napisz równanie tej reakcji i oblicz energię wydzieloną podczas tej reakcji.
2
Å" Å"
Masa wodoru wynosi 1,6726 10-27 kg, masa deuteru 3,3434 10-27 kg, masa izotopu helu
3
Å"
He 5,0066 10-27 kg.
2
Zadanie 27.4. (3 pkt)
Oblicz okres obiegu Jowisza wokół Słońca.
Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ… 13
Arkusz II
BRUDNOPIS
14 Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ…
Arkusz II
BRUDNOPIS
Egzamin maturalny z fizyki z astronomiÄ… 15
Arkusz II
BRUDNOPIS


Wyszukiwarka